JP2014160097A - 画像表示装置および画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが実際に認識する明るさに基づいて、より適切に表示輝度を調整できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置２は、観察者が装着し、観察者が向いている方向の画像データを送信可能なメガネ３から送信された画像データを受信可能である。液晶表示装置２は、画像データを受信する信号受信部２６と、画像を表示可能な液晶パネル２１と、液晶表示パネル２１のバックライトの輝度を、信号受信部２６によって受信した画像データに基づいて制御する光源出力制御部２７４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示システムに関し、さらに詳しくは、表示画面の輝度を調整可能な画像表示装置およびその画像表示装置を備えた画像表示システムに関する。

コンピュータディスプレイやテレビ等の画像表示装置としては、液晶表示パネルおよびバックライトを備えた構成が知られている。このような画像表示装置では、液晶の複屈折率や旋光性により光の透過を制御することによって映像の表示を行っている。画像表示装置では、ユーザにとって見やすい明るさにするため、バックライトの輝度を調整できるようになっている。

ここで、自動的に液晶表示パネルの輝度を調整するようにした構成が提案されている。例えば、特許文献１に記載された構成が知られている。特許文献１には、リモートコントローラと、画像表示装置とを備えたシステムが記載されている。画像表示装置は、バックライトと、液晶表示パネルと、受光センサと、信号受信部とを備えている。受光センサは液晶表示パネルを支持するフレームに設けられている。リモートコントローラの先端には、信号送信部と受光センサとが設けられている。

特許文献１の構成では、リモートコントローラの先端を画像表示装置に向けて操作を行う際に、受光センサが受光した光量に関する情報が、信号送信部から送信される。信号送信部で送信された信号は、画像表示装置の信号受信部で受信される。信号受信部で受信した光量の情報と、フレームに取り付けられた受光センサによって受光した光量の情報とに基づいて、バックライトの出力が調整される。

特開２００６−７２２５５号公報

特許文献１の構成では、受光センサは、液晶表示パネルのフレームと、リモートコントローラにそれぞれ設けられており、周囲の光を受光する。しかし、フレームに設けられた受光センサやリモートコントローラに設けられた受光センサで検出される明るさは、ユーザが実際に観察する明るさとは異なっている。このため、特許文献１に記載の構成では、ユーザにとっての適切な輝度に調整することができない場合がある。

本発明の課題は、ユーザが実際に認識する明るさに基づいて、より適切に表示輝度を調整可能な画像表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による画像表示装置は、画像データを取得可能であり、かつユーザが装着可能な装着物から送信された前記画像データを受信可能な画像表示装置であって、受信部と、表示部と、輝度制御部とを備えている。受信部は、画像データを受信する。輝度制御部は、受信部で受信した画像データの明るさに基づいて、画像表示部の輝度を制御する。

本発明に係る画像表示装置では、ユーザが装着する装着物で取得された画像データに基づいて画像表示部の輝度を調整するため、リモートコントローラや画像表示装置のフレームに受光センサを設けて、受光センサで受光した光量に基づいて画像表示装置の輝度を調整する場合に比べて、ユーザにとって適切な輝度に調整しやすくなる。

本発明の実施の形態に係る画像表示システムの液晶表示装置及び液晶表示装置を観察する観察者を示す模式図である。 メガネの外観射視図である。 液晶表示装置およびメガネのブロック図である。 順応輝度と対象物輝度の関係を示す図である。 順応輝度と光源出力の関係を示す図である。 第２の実施形態に係る画像表示システムの液晶表示装置及び液晶表示装置を観察者が観察している状態を示す模式図である。 第２の実施形態に係る液晶表示装置およびメガネのブロック図である。 メガネの受光部で光を受光した状態を模式的に示す図である。 受光部の演算範囲を示す図である。 第３の実施形態に係る画像表示システムの液晶表示装置及び液晶表示装置を観察する観察者を示す模式図である。 第３の実施形態に係る液晶表示装置およびリモートコントローラのブロック図である。 第３の実施形態に係る液晶表示装置およびメガネのブロック図である。 １対の赤外線センサの位置、観察者の位置関係を示す図である。 輝度制御動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態による画像形成システムの液晶表示装置及び液晶表示装置を観察する観察者を示す模式図である。

本発明の一実施形態にかかる画像表示装置は、
観察時にユーザが装着した状態で当該ユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得可能な装着物から、前記データを受信する受信部と、
画像表示部と、
前記受信部で受信した前記データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する輝度演算部と、
前記輝度演算部による算出結果に基づいて、前記画像表示部の輝度を制御する輝度制御部とを備えた構成である（第１の構成）。

この第１の構成によれば、ユーザが装着している装着物により、ユーザの観察方向の明るさを表すデータが取得され、そのデータが受信部で受信される。輝度演算部が、受信部で受信したデータに基づいて、ユーザの観察方向の明るさを算出し、その算出結果に基づいて、画像表示部の輝度が制御される。すなわち、ユーザが装着した状態での装着物で取得されたデータを用いることにより、リモートコントローラや画像表示装置のフレームに設けられた受光センサでの受光量に基づいて画像表示装置の輝度を調整する従来の構成に比べて、ユーザが実際に観察している状況に応じた適切な輝度に調整しやすい、という効果がある。

本発明の他の側面にかかる画像表示システムは、
画像表示装置と、前記画像表示装置の観察時にユーザが装着する装着物とを含む画像表示システムであって、
前記装着物は、前記画像表示装置の観察時にユーザが装着した状態で当該ユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得するデータ取得部と、
前記データを前記画像表示装置へ送信する送信部とを備え、
前記画像表示装置は、
前記装着物から、前記データを受信する受信部と、
画像表示部と、
前記受信部で受信した前記データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する輝度演算部と、
前記輝度演算部による算出結果に基づいて、前記画像表示部の輝度を制御する輝度制御部とを備えた構成である（第２の構成）。

この第２の構成によっても、ユーザが装着している装着物により、ユーザの観察方向の明るさを表すデータが取得され、そのデータが受信部で受信される。輝度演算部が、受信部で受信したデータに基づいて、ユーザの観察方向の明るさを算出し、その算出結果に基づいて、画像表示部の輝度が制御される。すなわち、ユーザが装着した状態での装着物で取得されたデータを用いることにより、リモートコントローラや画像表示装置のフレームに設けられた受光センサでの受光量に基づいて画像表示装置の輝度を調整する従来の構成に比べて、ユーザが実際に観察している状況に応じた適切な輝度に調整しやすい、という効果がある。

前記の第２の構成において、
前記データ取得部が、光の空間分布を２次元の画像データとして検出するイメージセンサを有し、
前記輝度演算部は、前記画像データの少なくとも一部の画素の輝度データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する構成としても良い（第３の構成）。

この第３の構成によれば、光の空間分布を考慮して輝度を調整できるため、ユーザが実際に観察している状況に応じた適切な輝度に調整しやすい、という効果がある。ユーザが実際に観察している領域は、ある程度の広がりをもった空間であるので、そこから得られる画像データの少なくとも一部の画素の輝度データを用いることにより、ユーザが実際に観察している状況に則した制御が可能となる。

前記の第３の構成において、
前記データ取得部が、前記イメージセンサに対して光が入射する側に、広角レンズをさらに有する構成とすることが好ましい（第４の構成）。

この第４の構成によれば、イメージセンサの光入射側に広角レンズが配置されているために、より広範囲の画像を取得できる。

前記第４の構成において、
前記画像表示装置は、
前記画像データから、所定の看視角度の範囲に属する画素の輝度データを選択するデータ選択部をさらに有し、
前記輝度演算部は、前記データ選択部によって選択された輝度データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する構成とすることが好ましい（第５の構成）。

この構成によれば、ユーザが視認する可能性が高い範囲の画像の輝度に基づいて、画像表示部の輝度を制御するため、ユーザにとってより適切な輝度に調整しやすくなる。

前記第２〜第５のいずれかの構成において、
前記装着物をユーザが装着したか否かを検出する装着検出部をさらに備え、
ユーザが装着物を装着したことを前記装着検出部が検出した後に、前記データ取得部がユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得することが好ましい（第６の構成）。

この構成によれば、ユーザが装着物を装着したことを確認してから、明るさのデータを取得するため、効率的にかつ適切な画像データを取得できる。

前記第２〜第６のいずれかの構成において、
前記画像表示装置は、
人物検出センサと、
前記人物検出センサで検出された人物への距離を検出する距離検出部とをさらに有し、
前記人物検出センサが複数の人物を検出した場合、前記輝度制御部が、前記複数の人物のそれぞれの装着物から得られたデータに基づいて前記画像表示装置の輝度を算出し、算出された輝度の平均値に基づいて、前記画像表示装置の輝度を制御する構成とすることが好ましい（第７の構成）。

この構成によれば、複数のユーザが観察する場合であっても、各ユーザの装着物から得られたデータ毎に算出される輝度の平均値に制御されるため、画像表示装置の見易さの偏りが大きくなるのを防止できる。

前記第２〜第７のいずれかの構成において、
前記画像表示装置を制御するリモートコントローラをさらに備え、
前記リモートコントローラは、
当該リモートコントローラの周囲の明るさを表すデータを取得する周囲データ取得部と、
前記周囲データ取得部で取得したデータを、ユーザの観察方向の明るさを表すデータとして前記画像表示装置へ送信する画像データ送信部とを備え、
前記輝度演算部が、前記リモートコントローラから受信したデータに基づいて、ユーザの観察方向の明るさを算出することが好ましい（第８の構成）。

この構成によれば、リモートコントローラの周囲データ取得部により明るさのデータが取得され、輝度演算部が、このリモートコントローラで取得されたデータを、ユーザの観察方向の明るさを表すデータとして用いて、演算を行う。これにより、例えば、ユーザが装着物を装着していない場合であっても、リモートコントローラから得られるデータに基づいて輝度を調整できる。

前記第２〜第８のいずれかの構成において、前記画像表示装置は、前記画像表示部に立体画像を表示可能な装置であっても良い（第９の構成）。

また、前記第２〜第９のいずれかの構成において、前記装着物はメガネであっても良い（第１０の構成）。

以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照し、本発明の一実施の形態に係る画像表示システム１について説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

〈全体構成〉
図１は、画像表示システム１を観察者が観察している状態を示す模式図である。画像表示システム１は、主に、液晶表示装置２と、メガネ３とを備えている。矢印Ａ〜Ｅは光を示している。矢印ＡおよびＥは観察者が視認していない光である。矢印Ｂ〜Ｄは、観察者が視認している光である。矢印Ｃは、液晶表示装置２から観察者に向かう光である。矢印ＢおよびＤは、観察者が視認する液晶表示装置２からの光以外の光である。

液晶表示装置２は、液晶表示パネル２１と、フレーム２２と、信号受信部２３とを備えている。

液晶表示パネル２１は、光を適宜透過させて表面に画像を表示させる。

フレーム２２は、液晶表示パネル２１を支持する。フレーム２２は、液晶表示パネル２１の背面を覆う背面部と、液晶表示パネル２１の周囲に設けられた前面部とを有している。フレーム２２は、例えば、樹脂製である。フレーム２２には、液晶表示パネル２１の他に、図示しないスピーカーやチャンネルを操作するボタン２２１等が配置されている。

信号受信部２３は、メガネ３からの信号を受信可能な部分である。信号受信部２３は、フレーム２２に設けられている。この実施形態では、信号受信部２３は、液晶表示パネル２１の下方に配置されているが、この位置に限られない。

メガネ３は、液晶表示装置２の観察者が装着する。メガネ３の種類は任意である。メガネ３としては、例えば、液晶表示装置２の観察者の視力を補助したり、液晶表示装置２の視聴時の疲れを軽減したりする機能を有するメガネなどを用いることができる。図２は、メガネ３の外観図である。メガネ３は、メガネフレーム３１と、レンズ３２と、受光部３３とを有している。

受光部３３は、例えばＣＣＤ型イメージセンサまたはＣＭＯＳ型イメージセンサを備え、メガネ３を装着した観察者が向いている方向の光を受光し、二次元のデジタル画像データとして出力する。受光部３３は、メガネフレーム３１に取り付けられている。受光部３３は、図１に示すように、観察者が液晶表示装置２の液晶表示パネル２１を見ている場合、矢印Ａ〜Ｅで示される光を受光する。

図３は、液晶表示装置２およびメガネ３の機能的構成を示すブロック図である。図３を参照して、液晶表示装置２およびメガネ３の構成について説明する。

液晶表示装置２は、液晶表示パネル２１や信号受信部２３の他に、バックライト２４と、制御部２５とを有している。

バックライト２４は、液晶表示パネル２１に光を照射する。バックライト２４は、複数の光源および導光板を有している。バックライト２４は、フレーム２２の前面部と背面部との間において、液晶表示パネル２１の背面に配置されている。バックライト２４の光源としては、例えば、ＬＥＤや冷陰極線管などを用いることができる。

制御部２５は、液晶表示パネル２１やバックライト２４等を含む、液晶表示装置２の機能部を制御する部分である。制御部２５は、記憶部２５１と、輝度演算部２５２と、光源出力演算部２５３と、光源出力制御部（輝度制御部）２５４とを有している。なお、輝度演算部２５２、光源出力演算部２５３、および、光源出力制御部２５４は、必ずしもハードウエアとして実装されていなくても良い。例えば、制御部２５がプロセッサを備え、記憶部２５１に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することで、輝度演算部２５２と、光源出力演算部２５３と、光源出力制御部２５４としての機能がそれぞれ具現される態様であっても良い。

記憶部２５１は、ＲＯＭやＲＡＭを有し、上述のとおり制御部２５の動作を制御するプログラムの他に、様々なプログラムやデータを記憶する。記憶部２５１は、信号受信部２３からの信号データを記憶する。

輝度演算部２５２は、信号受信部２３がメガネ３から受信した画像データの明るさを算出する。

光源出力演算部２５３は、輝度演算部２５２の演算結果に基づいて、バックライト２４の輝度を適切に制御するための出力値を算出する。

光源出力制御部２５４は、光源出力演算部２５３により算出された値に基づいて、バックライト２４の輝度を制御する。

メガネ３は、機能的ブロックとして、受光部３３と信号送信部３４とを備えている。

受光部３３は、イメージセンサ３３１（画像データ取得部）と、Ａ／Ｄ変換部３３２とを有している。上述したように、イメージセンサ３３１としては、例えば、ＣＣＤ型イメージセンサまたはＣＭＯＳ型イメージセンサなどを用いることができる。イメージセンサ３３１の表面には、広角レンズを配置しても良い。なお、より広い範囲の画像データを取得するために、「超広角レンズ」と呼ばれるレンズを用いることも好ましい。

なお、本実施形態においては、イメージセンサ３３１を用いて光の空間分布を表す画像データ（２次元データ）を取得するが、より簡単な構成とするためには、イメージセンサではなく、単に明るさのレベルを取得するだけの光学センサを用いても良い。

イメージセンサ３３１は、２次元に配列された複数の光検出素子を有している。イメージセンサ３３１では、それぞれの光検出素子で光を検出し、電気信号に変換する。ここで得られた電気信号は、画素（光検出素子）毎にＡ／Ｄ変換部３３２へ送られる。

Ａ／Ｄ変換部３３２は、イメージセンサ３３１から送られた電気信号をデジタル信号に変換し、信号送信部３４へ画像データとして出力する。

信号送信部３４は、前記画像データを、液晶表示装置２へ送信する。なお、メガネ３と液晶表示装置２との間のデータ送受信は、無線通信によって行われることが好ましい。無線通信の方式には特に制限はない。

次に、メガネ３のイメージセンサ３３１で得られた画像データに基づいて、液晶表示装置２がバックライト２４の輝度を調整する動作について、詳しく説明する。

メガネ３の信号送信部３４から送信された画像データは、液晶表示装置２の信号受信部２３で受信され、記憶部２５１に記憶される。そして、輝度演算部２５２により、前記画像データの平均輝度が算出される。本実施形態では、輝度演算部２５２は、信号受信部２３で受信した画像データの各画素の輝度（受光強度）を平均化して、順応輝度Ｙｓを算出する。同じ輝度の対象物を観察したとしても、人間の眼には、対象物の周囲の明るさ（輝度）に応じて、対象物の輝度が異なって感じられる。順応輝度Ｙｓとは、液晶表示装置２が配置されている場所の周囲の明るさの影響を受けて、観察者が液晶表示装置２を観察した際に視覚される輝度のことを意味している。つまり、人間の眼は、視野範囲の光強度に順応するために、同じ輝度の対象物を見ても、順応した明るさ（輝度）程度によって異なる明るさ（輝度）を感じる。なお、ここでの平均化処理は、加重平均であっても良いし、重み付けをした平均化処理であっても良い。

次に、光源出力演算部２５３が、輝度演算部２５２で得られた順応輝度Ｙｓを用いて、バックライト２４の輝度（光源出力）を算出する。ここで、光源出力演算部２５３は、
Ｂ＝ｋＹ^０．３１−（ｍＹｓ^０．３１＋Ｌ） ・・・（１）
を用いる。この式（１）は、ＢｏｄｍａｎｎおよびＨａｕｂｎｅｒらの研究によって提唱された関係式である。Ｙは対象物輝度（ｃｄ／ｍ^２）、Ｙｓは前述の順応輝度（ｃｄ／ｍ^２）、ｋ、ｍ、Ｌはそれぞれ定数である。なお、上記の対象物輝度Ｙが、本実施形態においては、液晶表示パネル２１を照明するバックライト２４の輝度に相当する。

人間の眼は、視野範囲内の光に順応する。「異なる観察者が同じ対象物を見ても、観察者の順応の程度によって、各観察者には異なった明るさに感じられる」という人間の感覚特性に基づいて、定数ｋ、ｍ、Ｌを含む上記の式（１）は定められている。

上記の式（１）は、明るさ感覚値Ｂが一定になるように、順応輝度Ｙｓに応じて対象物輝度Ｙを制御すると、観察者の観察視覚を損なうことがないことを示している。

例えば、式（１）において、ｋ＝２３、ｍ＝５．６２、Ｌ＝１．６５とした場合に、明るさ感覚値Ｂが一定となる対象物輝度Ｙと順応輝度Ｙｓとの関係は、図４のようになる。図４では、横軸は順応輝度Ｙｓであり、縦軸は対象物輝度Ｙである。図４では、明るさ感覚値Ｂが８０、９０、および１００の場合を、それぞれ例示している。

例えば、Ｂ＝８０，９０，１００のそれぞれの場合において、順応輝度Ｙｓと対象物輝度Ｙとが、図４に示す各ラインに従うように変化すれば（すなわち、Ｂの値を一定に保ったまま、順応輝度Ｙｓと対象物輝度Ｙとが変化すれば）、観察者の視覚特性は損なわれない。なお、図４から、順応輝度Ｙｓに対する対象物輝度Ｙの変化率は、明るさ感覚値Ｂが異なっていても、略一定であることが分かる。前述したように、対象物輝度Ｙは、液晶表示パネル２１を照明するバックライトの輝度である。したがって、図４に示した順応輝度Ｙｓに対する対象物輝度Ｙの変化率を、順応輝度Ｙｓに対するバックライト２４の輝度（光源出力）に置き換えると、図５に示すような関係が得られる。すなわち、図４に示したＢ＝８０，９０，１００のいずれの場合においても、概ね、順応輝度Ｙｓが約３００（ｃｄ／ｍ^２）である場合の光源出力を１００％とすると、順応輝度Ｙｓが約５０（ｃｄ／ｍ^２）である場合の光源出力が約７０％である。そして、順応輝度Ｙｓが約５０（ｃｄ／ｍ^２）から約３００（ｃｄ／ｍ^２）まで変化する間において、光源出力は、約７０％から１００％までほぼ直線状に推移する。

図５に示した順応輝度Ｙｓと光源出力との関係は、光源出力演算部２５３内のメモリ（図示せず）に記憶されている。光源出力演算部２５３は、輝度演算部２５２において算出された順応輝度Ｙｓの値を入力すると、上記のメモリを参照し、入力された順応輝度Ｙｓの値に応じた光源出力を決定する。光源出力演算部２５３で決定された光源出力のデータは、光源出力制御部２５４へ送られ、光源出力制御部２５４が受け取った光源出力のデータに基づいてバックライト２４の輝度調整を行う。

以上のとおり、本実施形態の構成では、観察者が装着しているメガネ３のイメージセンサ３３１によって画像データが取得され、輝度演算部２５２が前記画像データから順応輝度Ｙｓを求める。そして、光源出力演算部２５３が、順応輝度Ｙｓに応じた光源出力を求め、求められた値に応じてバックライト２４の輝度が制御される。このように、観察者が液晶表示装置２を見るときに装着するメガネ３のイメージセンサ３３１で得られた画像データに基づいてバックライトの輝度を制御することにより、実際に液晶表示装置２を観察するユーザの感覚に基づいた輝度に調整することができる。なぜならば、メガネ３のイメージセンサ３３１で得られる画像データは、概して、観察者が実際に見ている範囲の画像を含んでいるからである。このため、ユーザにとって見やすい輝度に調節することができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る画像表示システム１２は、第１の実施形態に係る画像表示システムと、液晶表示装置の制御部の構成が異なっている。より詳細には、第１の実施形態では、イメージセンサ３３１で得られた画像データの全ての画素を用いて輝度を算出した。これに対して、本実施形態では、ユーザが視認する範囲を予め設定し、その範囲内の画像データについてのみ輝度を算出する点が異なっている。なお、以下の説明においては、第１の実施形態と同じ構成については、第１の実施形態と同じ参照符号を付し、説明を省略する。

図６は、第２の実施形態に係る画像表示システム１２を観察者が観察している状態を示す模式図である。

図６に破線で示す範囲は、観察者が視認する範囲である。すなわち、図６に示す矢印Ａ〜Ｅのうち、矢印Ｂ〜Ｄの光を含む範囲は、観察者が視認する範囲である。一方、矢印ＡおよびＥは、メガネ３のイメージセンサ３３１に入射するが、観察者が視認する範囲外の光である。

図７は、第２の実施形態に係る液晶表示装置６２およびメガネ３を示すブロック図である。

制御部３７は、液晶表示パネル２１やバックライト２４等の各機能部を制御する部分である。制御部３７は、記憶部３７１と、視野輝度演算部３７２と、光源出力演算部３７３と、光源出力制御部３７４と、演算範囲選択部３７５とを有している。なお、視野輝度演算部３７２と、光源出力演算部３７３と、光源出力制御部３７４と、演算範囲選択部３７５とは、必ずしもハードウエアとして実装されていなくても良い。例えば、制御部３７がプロセッサを備え、記憶部３５１に記憶されているプログラムをプロセッサが実行することで、視野輝度演算部３７２、光源出力演算部３７３、光源出力制御部３７４、および演算範囲選択部３７５の機能がそれぞれ具現される態様であっても良い。

記憶部３７１は、ＲＯＭやＲＡＭを有し、上述のとおり制御部３７の動作を制御するプログラムの他に、様々なプログラムやデータを記憶する。記憶部３７１は、信号受信部２３からの信号データを記憶する。

視野輝度演算部３７２は、信号受信部２３がメガネ３から受信した画像データの明るさを算出する。なお、演算範囲選択部３７５は、前記画像データの全画素のうち、視野輝度演算部３７２による明るさ算出の対象となる範囲を選択する。

光源出力演算部３７３は、視野輝度演算部３７２の演算結果に基づいて、バックライト２４の輝度を適切に制御するための出力値を算出する。

光源出力制御部３７４は、光源出力演算部３７３により算出された値に基づいて、バックライト２４の輝度を制御する。

メガネ３の受光部３３は、イメージセンサ３３１への光入射側に、超広角レンズ３３３を有している。このため、超広角レンズ３３３を透過した光がイメージセンサ３３１で受光される。超広角レンズ３３３は、広角レンズよりもさらに焦点距離が短いレンズである。

図８は、メガネ３の受光部３３で光を受光した状態を模式的に示す図である。

超広角レンズ３３３（図８には図示せず）は、光軸をメガネ３のメガネフレーム３１のフレーム面に対して直交する方向に配置されている。このため、超広角レンズ３３３は、図６において矢印Ａ〜Ｅで示した方向からの光を受光する。

図８に示すように、受光部３３を原点Оとして、原点Оに対して、メガネ３を装着した観察者の左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸（超広角レンズ３３３の光軸）、上下方向をＺ軸とする。ＸＹ平面上でＹ軸からの角度をφとし、Ｚ軸からの角度をθとすると、光線ｒは、方位角φｒ、極角θｒで超広角レンズ３３３に入射することになる。

図９は、受光部３３の演算範囲を示す図である。演算範囲選択部３７５は、メガネ３を通して観察者が観察する光のうち、観察者が認識する光の範囲を選択する。具体的には、演算範囲選択部３７５は、観察者が正対している方向を中心として、所定の角度範囲を選択する。前記の所定の角度範囲とは、例えば、水平角±６０度、垂直角±３０度の範囲である。この選択された範囲は、図９に示すイメージセンサ３３１上では、方位角φ１（Ｙ軸から±６０°）の範囲であって、かつ、極角θ２（６０°）と極角θ４（１２０°）との間に存在する部分（図９において斜線を付した箇所）である。

このように、イメージセンサ３３１上における所定の角度範囲に属する画素のみを、視野輝度演算部３７２における演算対象として選択することにより、メガネ３を装着した観察者が視認できる範囲のみの明るさを検出することとなる。例えば、図６において矢印Ａ〜Ｅで示す光のうち、矢印Ｂ〜Ｄの光による明るさ情報のみを、視野輝度演算部３７２における演算対象とすることができる。

視野輝度演算部３７２は、演算範囲選択部３７５によって選択された範囲内の画素のみについて平均化処理を行うことにより、順応輝度Ｙｓを算出する。視野輝度演算部３７２による順応輝度Ｙｓの算出については、第１の実施形態における輝度演算部２５２による処理と同様であるので、詳しい説明は省略する。光源出力演算部３７３および光源出力制御部３７４の処理についても、第１の実施形態における光源出力演算部２５３および光源出力制御部２５４と同様である。

なお、第２の実施形態においては、制御部３７の演算範囲選択部３７５の演算処理によって、輝度を求める範囲を選択する構成を例示した。しかし、イメージセンサ３３１の入射側に超広角レンズ３３３として設けるレンズの機能によって、観察者が視認する範囲（図６の例では矢印Ｂ〜Ｄで示す範囲）の光のみをイメージセンサ３３１へ入射させるようにしてもよい。これは、例えば、超広角レンズ３３３の屈折率を調整することなどによって実現可能である。

以上のように、第２の実施形態に係る画像形成システム１２では、観察者が実際に視認する範囲の光について演算を行うため、イメージセンサ３３１の全画素の情報を用いて演算を行った場合に比べて、さらに観察者にとって適切な輝度に調整することができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態の画像表示システム６１は、第１の実施形態の画像表示システム１１に比べ、リモートコントローラ４と、観察者がメガネ６３を装着したかを検出する構成とを有する点で異なっている。第１の実施形態と同様の構成については同じ参照符号を付して、説明を省略する。

図１０は、第３の実施形態に係る画像表示システム６１および液晶表示装置６２を観察する観察者を示す図である。

液晶表示装置６２は、液晶表示パネル２１と、フレーム２２と、信号受信部２３と、赤外線ＬＥＤ６２１と、人物検出センサ６２２とを備えている。

赤外線ＬＥＤ６２１は、赤外線信号を照射する。赤外線ＬＥＤ６２１は、フレーム２２に１対取り付けられている。この実施形態では、赤外線ＬＥＤ６２１は、液晶表示パネル２１の水平方向両側に配置されている。

人物検知センサ６２２は、液晶表示装置６２の前に人物がいるか否かを検知する。人物検知センサ６２２は、この実施形態では、人物検知センサ６２２は、液晶表示パネル２１の下方のフレーム２２に設けられている。

なお、赤外線ＬＥＤ６２１および人物検出センサ６２２の取り付け位置は、上述した位置に限られない。

リモートコントローラ４は、液晶表示装置２から離れた場所で液晶表示装置６２を操作する。リモートコントローラ４は、筐体４１と、複数のボタン４２と、受光部４３と、信号送信部４４とを有している。

受光部４３は、筐体４１の一端に設けられている。受光部４３は、筐体４１の一端が向いている方向の明るさを算出する。受光部４３の構成は、受光部３３の構成と同じであるため、説明を省略する。

信号送信部４４は、受光部４３のＡ／Ｄ変換部３３２で変換された信号を液晶表示装置６２の信号受信部２３に送信する。信号送信部４４は、受光部４３で受光した信号を受光制御部４５に送信する。

図１１は、液晶表示装置６２とリモートコントローラ４との機能的な関係を示すブロック図である。液晶表示装置６２は、液晶表示パネル２１と、信号受信部２３と、バックライト２４と、制御部２５と、赤外線ＬＥＤ６２１と、人物検知センサ６２２とを備えている。

リモートコントローラ４は、筐体４１や複数のボタン４２等の他に受光制御部４５を有している。

受光制御部４５は、信号送信部４４から指示を受けると、受光部４３で画像を受光するように制御信号を送信する。

図１２は、液晶表示装置６２とメガネ６３との機能的関係を示すブロック図である。

メガネ６３は、液晶表示装置６２の観察者が装着するものである。メガネ６３は、機能的ブロックとして、受光部６３２と、メガネ着用検出部６３１と、受光制御部６３３と、信号送信部３４とを有している。

受光部６３２は、メガネ６３を装着した観察者が向いている方向の光を受光する。受光部６３２は、１対の赤外線ＬＥＤ６２１が照射した赤外線信号を受信可能である。受光部６３２は、メガネフレーム３１に取り付けられている。受光部６３２は、イメージセンサ６３６と、Ａ／Ｄ変換部６３７とを有している。イメージセンサ６３６及びＡ／Ｄ変換部６３７は、イメージセンサ３３１及びＡ／Ｄ変換部３３２と同じ構成である。

メガネ着用検出部６３１は、液晶表示パネル２１の観察者がメガネ６３を装着しているか否かを検出する部分である。具体的には、赤外線ＬＥＤ６２１から照射された赤外線信号を受光部６３２が受光すると、メガネ着用検出部６３１は、液晶表示装置６２と観察者との間の距離および液晶表示装置６２に対する観察者の看視角度の算出を試みる。メガネ着用検出部６３１は、液晶表示装置６２と観察者との間の距離および液晶表示装置６２に対する観察者の看視角度が算出できた場合には、観察者がメガネ６３を装着していると判断する。ここで、看視角度とは観察者が液晶表示パネル２１を観察する角度を意味している。すなわち、看視角度とは、液晶表示パネル２１に直交する線分と、液晶表示装置６２の中心と観察者の中心とを結ぶ線分との間の角度を意味している。

図１３は、１対の赤外線ＬＥＤ６２１および観察者の位置関係を示す図である。図１３のＡおよびＢを赤外線ＬＥＤ６２１の位置とし、Ｃを観察者の位置とする。

観察者と液晶表示パネル２１との間の距離Ｄは、
Ｄ＝Ｌ（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）／ｓｉｎ（α＋β）
で求められる。ここで、Ｌは２つの赤外線ＬＥＤ６２１の間の距離を示している。

また、観察者の液晶表示パネル２１に対する看視角度θは、
α＞βの場合、θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２Ｄ）−（１／ｔａｎα））
α＝βの場合、θ＝０°
α＜βの場合、θ＝ａｒｃｔａｎ（（Ｌ／２Ｄ）−（１／ｔａｎβ））
で求められる。

ここで、αおよびβは、赤外線ＬＥＤ６２１から照射された赤外線信号を受光部６３２が受光したときの赤外線信号の入射角度から算出される。

１対の赤外線ＬＥＤ６２１の間の距離Ｌは予め測定されており、メガネ６３に設けられた図示しないメモリに記憶されている。受光部６３２で受信した画像データから受光部６３２に対する赤外線ＬＥＤ６２１の角度が検出される。距離Ｌと受光部６３２に対する赤外線ＬＥＤ６２１の角度とが得られると、上記の算出式から距離Ｄ及び看視角度θが算出される。

受光制御部６３３は、メガネ着用検出部６３１によって観察者がメガネ６３を装着していることが検出された際に、受光部６３２による受光を開始する指示信号を送信する。

信号送信部３４は、Ａ／Ｄ変換部６３７により変換された画像データを液晶表示装置６２の信号受信部２３に送信する。

〈動作〉
図１４は、輝度制御の動作を示すフローチャートである。次に図１４のフローチャートを参照して輝度を制御する動作について説明する。

まず、人物検知センサ６２２によって液晶表示装置６２の近傍に観察者がいるか否かが検知される（Ｓ１）。観察者がいることが検知されなかった場合（Ｓ１のＮＯ）には、観察者が検知されるまで待機する。一方、液晶表示装置６２の近傍に観察者がいることが検知されると（Ｓ１のＹＥＳ）、１対の赤外線ＬＥＤ６２１から赤外線信号が放出される。そして、赤外線信号によって観察者と液晶表示装置６２との間の距離等が算出される（Ｓ２）。また、メガネ着用検出部６３１により、観察者がメガネ６３を着用しているか否かが検出される（Ｓ３）。

観察者がメガネ６３を着用していることが検出される（Ｓ３のＹＥＳ）と、受光制御部６３３から検出開始の指示が受光部６３２になされる。検出開始の指示を受けると、受光部６３２は観察者が向いている方向、すなわち、メガネ６３の受光部６３２が向いている方向からの光を、イメージセンサ６３６で受光する（Ｓ４）。メガネ６３のイメージセンサ６３６で受光された光は、Ａ／Ｄ変換部６３７で電気信号に変換され、画像データとして信号送信部３４に伝達される。その後、信号送信部３４から液晶表示装置６２に向けて画像データが送信される。

観察者がメガネ６３を着用していることが検出されない場合（Ｓ３のＮＯ）には、受光制御部４５から検出開始の指示が受光部４３になされる。検出開始の指示を受けると、受光部４３はリモートコントローラ４の先端が向いている方向、すなわち液晶表示装置６２が配置されている方向、から光を受光する（Ｓ５）。受光部４３が受光した光は、Ａ／Ｄ変換部３３２で電気信号に変換され、信号送信部４４に伝達される。その後、信号送信部４４から液晶表示装置６２に向けて画像信号が送信される。

信号送信部３４又は信号送信部４４から送信された画像信号は記憶部２５１に記憶される。そして、輝度演算部２５２により輝度が算出される。その後、輝度演算部２５２により算出された輝度に基づいて図４および図５の関係からバックライト２４の出力が決定される。そして、決定された出力値に制御される（Ｓ６）。

なお、人物検知センサ６２２で複数の観察者を検知した場合には、観察者ごとに算出された輝度の値（バックライト２４の出力値）を平均した輝度の値に、バックライト２４の輝度が制御される。あるいは、最も近い距離または最も遠い距離にいる観察者が装着しているメガネ６３から得られる明るさ情報に基づいて、バックライト２４の出力値を決定しても良い。

第３の実施形態に記載の画像形成システム６１によれば、メガネ６３を装着していない場合でも、リモートコントローラ４に設けられた受光部４３を介して液晶表示装置２の輝度を調整することができる。このため、メガネ６３を装着せずに液晶表示装置２を観察する場合であっても、適切に輝度を調整しやすくなる。

［第４の実施形態］
図１５は第４の実施形態に係る画像表示システム１３を示す模式図である。

第４の実施形態に係る画像表示システム１３は、第１の実施形態に係る画像表示システムと、液晶表示装置およびメガネが異なっている。より詳細には、第４の実施形態に係る液晶表示装置９は、立体画像を表示可能であり、メガネ７は立体画像を視認するためのメガネである。すなわち、本実施形態の画像表示システム１３は、メガネ方式の３次元画像表示システムである。

メガネ７は、立体画像を視認するための構成および機能を有している以外には、第１〜第３の実施形態でそれぞれ説明した構成と同様である。液晶表示装置９も、立体画像を形成するための左目用画像と右目用画像とを表示するための構成および機能を有している以外においては、第１〜第３の実施形態でそれぞれ説明した構成と同様である。

なお、液晶表示装置９とメガネ７の方式については特に限定はなく、任意の３次元画像表示システムに本実施形態を適用することができる。例えば、これらにのみ限定されないが、３次元画像表示システムの一例としては、同時に表示される左目用画像と右目用画像とを、メガネによって空間的に分離して左目と右目に認識させる方式がある。また他の例としては、交互に切替表示される左目用画像と右目用画像とを、表示に同期して左目レンズと右目レンズとが交互に開閉するシャッターメガネによって、左目と右目に交互に視認させる方式もある。

前者の方式の一例としては、液晶表示装置９の走査線１本おきに左目用画像と右目用画像とを交互に表示する。例えば、偶数番目の走査線に左目用画像、奇数番目の走査線に右目用画像を表示させる。そして、液晶表示装置９の表面に、走査線に沿って微細な円偏光素子を並べることにより、左目用画像と右目用画像とに偏光をかけて表示する。さらに、メガネ７に円偏光フィルタを設けることにより、左目用画像を左目へ、右目用画像を右目へ導くことにより、観察者に３次元画像を表示させる。

後者の方式の一例としては、フレームシーケンシャル方式がある。液晶表示装置９は、表示パネル９１に、所定の周期で（例えば１／１２０秒毎）、右目用画像と左目用画像とを表示可能である。

メガネ７は、立体画像表示装置６が表示する右目用画像を観察者の右目で、左目用画像を観察者の左目でそれぞれ観察させる。具体的には、メガネ７は、両目のレンズの液晶シャッターが設けられている。表示パネル９１に右目用画像が表示されているときには、メガネ７の右目のシャッターが開状態となり、左目のシャッターは閉状態となる。表示パネル９１に左目用画像が表示されているときには、メガネ７の左目のシャッターが開状態となり、右目のシャッターは閉状態となる。

本実施形態においても、第１〜第３の実施形態と同様に、メガネに設けられたイメージセンサによって観察者の視野範囲の明るさが検出され、検出された明るさに応じてバックライト２４の輝度が調整される。これにより、観察者が実際に認識する明るさに基づいて、より適切に液晶表示パネルの輝度を調整できる。

［他の実施形態］
上記の実施形態では、装着物としてメガネを用いたが、本発明の装着物はこれに限定されない。表示装置の観察中に、観察者が頭部や顔面に装着して使用する可能性のある任意の装着物を、メガネの代わりに用いることが可能である。

上記の実施形態では、１対の赤外線センサ６２１からの赤外線信号から観察者の位置等を算出することで、メガネを装着しているかを検出したが、本発明はこれに限らずに、ほかの方法であってもよい。例えば、メガネのフレームにボタン等を配置しておいて、ボタンが耳によって押されたことでメガネの装着を検出してもよい。

上記の実施形態では、人物検知センサ６２２が観察者を複数人検知した場合には、それぞれの観察者にとって最適な輝度の平均値になるように輝度を制御したが、本発明はこれに限られず、例えば、液晶表示装置に最も近く、看視角が最も小さい観察者にとって最も適切な輝度に制御してもよい。また、例えば、液晶表示装置に最も遠く、看視角が最も大きい観察者にとって最も適切な輝度に制御してもよい。

また、上記の実施形態においては、画像表示装置として液晶表示装置を備え、バックライト２４の光源出力を制御することによって表示の明るさを調整する構成を例示した。しかし、画像表示装置は液晶表示装置に限定されず、任意の表示装置に本発明を適用することができる。また、表示の明るさを調整する方法としては、バックライトの出力を制御する方法以外に、表示すべきデータの階調を調整する方法も採用し得る。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１ 画像表示システム
２ 液晶表示装置（画像表示装置）
３ メガネ
４ リモートコントローラ
６ 立体画像表示装置
７ メガネ
８ 立体画像表示装置
１１ 画像表示システム
１２ 画像表示システム
２１ 液晶表示パネル
２２ フレーム
２３ 信号受信部
２４ バックライト
２５ 制御部
３３ 受光部
３４ 信号送信部
３７ 制御部
４３ 受光部
４４ 信号送信部
４５ 受光制御部
９５ メガネ
２５１ 記憶部
２５２ 輝度演算部
２５３ 光源出力演算部
２５４ 光源出力制御部
３３１ イメージセンサ
３３３ 超広角レンズ
３７５ 演算範囲選択部

Claims (10)

1. 観察時にユーザが装着した状態で当該ユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得可能な装着物から、前記データを受信する受信部と、
   画像表示部と、
   前記受信部で受信した前記データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する輝度演算部と、
   前記輝度演算部による算出結果に基づいて、前記画像表示部の輝度を制御する輝度制御部とを備えた画像表示装置。
2. 画像表示装置と、前記画像表示装置の観察時にユーザが装着する装着物とを含む画像表示システムであって、
   前記装着物は、前記画像表示装置の観察時にユーザが装着した状態で当該ユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得するデータ取得部と、
   前記データを前記画像表示装置へ送信する送信部とを備え、
   前記画像表示装置は、
   前記装着物から、前記データを受信する受信部と、
   画像表示部と、
   前記受信部で受信した前記データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する輝度演算部と、
   前記輝度演算部による算出結果に基づいて、前記画像表示部の輝度を制御する輝度制御部とを備えた、画像表示システム。
3. 前記データ取得部は、光の空間分布を２次元の画像データとして検出するイメージセンサを有し、
   前記輝度演算部は、前記画像データの少なくとも一部の画素の輝度データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する、請求項２に記載の画像表示システム。
4. 前記データ取得部は、前記イメージセンサに対して光が入射する側に、広角レンズをさらに有する、請求項３に記載の画像表示システム。
5. 前記画像表示装置は、
   前記画像データから、所定の看視角度の範囲に属する画素の輝度データを選択するデータ選択部をさらに有し、
   前記輝度演算部は、前記データ選択部によって選択された輝度データに基づいて、前記ユーザの観察方向の明るさを算出する、請求項３または４に記載の画像表示システム。
6. 前記装着物をユーザが装着したか否かを検出する装着検出部をさらに備え、
   ユーザが装着物を装着したことを前記装着検出部が検出した後に、前記データ取得部がユーザの観察方向の明るさを表すデータを取得する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の画像表示システム。
7. 前記画像表示装置は、
   人物検出センサと、
   前記人物検出センサで検出された人物への距離を検出する距離検出部とをさらに有し、
   前記人物検出センサが複数の人物を検出した場合、前記輝度制御部が、前記複数の人物のそれぞれの装着物から得られたデータに基づいて前記画像表示装置の輝度を算出し、算出された輝度の平均値に基づいて、前記画像表示装置の輝度を制御する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の画像表示システム。
8. 前記画像表示装置を制御するリモートコントローラをさらに備え、
   前記リモートコントローラは、
   当該リモートコントローラの周囲の明るさを表すデータを取得する周囲データ取得部と、
   前記周囲データ取得部で取得したデータを、ユーザの観察方向の明るさを表すデータとして前記画像表示装置へ送信する画像データ送信部とを備え、
   前記輝度演算部が、前記リモートコントローラから受信したデータに基づいて、ユーザの観察方向の明るさを算出する、請求項２〜７のいずれか一項に記載の画像表示システム。
9. 前記画像表示装置は、前記画像表示部に立体画像を表示可能な装置である、請求項２〜８のいずれか一項に記載の画像表示システム。
10. 前記装着物はメガネである、請求項２〜９のいずれか一項に記載の画像表示システム。

Images